報廢彈藥銷毀廢水的主要成分是TNT及其他一些衍生物，其特點(diǎn)是 TNT濃度高，水量小，并含有大量油脂等其他物質(zhì)，成分復(fù)雜且色度高。如未經(jīng)有效處理的含TNT廢水直接排入地表環(huán)境，TNT就會很快滲入地下，積存于土壤和地下水中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。 因此，研究TNT廢水處理技術(shù)，對于維護(hù)人體健康和區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。目前，處理TNT廢水的方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。電Fenton法是將Fenton反應(yīng)和電解反應(yīng)結(jié)合在一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的方法，主要包括電解Fenton法、陽極電Fenton法、陰極電Fenton法。電Fenton法在難降解廢水處理中已有所應(yīng)用，但對彈藥銷毀廢水的應(yīng)用研究還較少。筆者對采用鐵陽極電解Fenton法處理TNT廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
1 材料與方法
試驗(yàn)所用TNT廢水取自某軍區(qū)報廢彈藥銷毀TNT 飽和溶液，主要污染物指標(biāo)：TNT 149~202 mg/L，COD 480～500 mg/L，色度 1 040～3 130度，SS< 50 mg/L。
1.1 試驗(yàn)儀器及試劑
試劑：TNT標(biāo)準(zhǔn)分析試劑（純度>99.99%），H2O2 （30%），NaOH（AR），Na2SO4（AR），濃H2SO4（AR），均來自天津市百世化工有限公司。
儀器：HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市環(huán)保儀器廠），WYK-G型硅整流直流穩(wěn)壓電源（江蘇省蘇州萬瑞達(dá)電氣有限公司），pHB-4型pH計（北京科實(shí)興業(yè)科技有限公司），721型分光光度計（山東高密彩虹分析儀器有限公司）。
1.2 試驗(yàn)方法
在電解槽中，以兩塊平行的10 cm×10 cm的鐵和石墨板分別為陽極和陰極，外加直流穩(wěn)壓電源，加入700 mL廢水，以Na2SO4做支持電解質(zhì)。用稀H2SO4和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，投加一定量的30% H2O2，測定不同條件下TNT和COD的去除率。
1.3 分析方法
TNT的測定采用亞硫酸鈉分光光度法，COD的測定采用標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法。
2 結(jié)果與討論
2.1 電壓對去除效果的影響
在Na2SO4投加量770 mg/L，H2O2投加量300 mg/L，pH=7.0，電解時間2 h，極板間距7 cm的條件下，考察不同電壓對TNT、COD去除效果的影響，結(jié)果如圖 1所示。
圖 1 電壓對去除效果的影響
由圖 1可見，TNT去除率隨電壓的增大而增加。電壓與電流密度成線性關(guān)系，所以TNT的去除率隨電流密度的增加而增加。但是電流密度的增加，會導(dǎo)致反應(yīng)超電壓升高，能耗提高；另一方面，在H2O2－e＝HO2·+H+的反應(yīng)中，雖然生成的HO2·也是一種氧化劑，但其氧化能力大大低于HO· 。廢水在電壓為7 V時，電流效率最高，此時反應(yīng)迅速，陽極有大量氣泡冒出，此時TNT去除率為98.22％，COD去除率為75.62％。當(dāng)電壓大于7 V時反應(yīng)更換為劇烈，但是副反應(yīng)現(xiàn)象明顯，陰陽極均有大量氣泡冒出，極板明顯發(fā)熱。這就是電壓升高較大而去除率卻上升緩慢的原因。因此從節(jié)能與廢水處理兩方面綜合考慮，最適合的電壓定為7 V。
2.2 H2O2投加量對去除效果的影響
在Na2SO4 770 mg/L，電壓7 V，pH=7.0，電解時間2 h，極板間距7 cm的條件下，考察不同H2O2投加量對COD和TNT去除效果的影響，結(jié)果如圖 2所示。
圖 2 H2O2投加量對去除效果的影響
由圖 2可見，在H2O2投加量從0增加到180 mg/L時，TNT和COD去除率迅速上升，TNT已基本被完全破壞，COD去除率也達(dá)到63.3%。H2O2投加量從180 mg/L增加到450 mg/L時，TNT在H2O2投加量為300 mg/L時去除率達(dá)到最大，而COD去除率仍緩慢上升至69.4%，當(dāng)H2O2質(zhì)量濃度大于450 mg/L時，TNT和COD的去除率反而下降。究其原因是當(dāng)H2O2投加量為0到180 mg/L時，此時H2O2與鐵陽極溶解出的Fe2+反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的HO·迅速將TNT破壞。當(dāng)H2O2投加量大于450 mg/L時，此時H2O2濃度較大，鐵陽極溶出速率不能完全滿足，造成H2O2部分未能與Fe2+發(fā)生反應(yīng)就被電解過程破壞產(chǎn)生OH-，這主要是由于電解Fenton反應(yīng)中，電流加快了H2O2的分解，造成短時間內(nèi)過大，來不及與TNT反生反應(yīng)就被H2O2淬滅 。因此取H2O2投加量為180 mg/L。
2.3 Na2SO4投加量對去除效果的影響
H2O2投加量180 mg/L，pH=7.0，電壓7 V，電解時間2 h，極板間距7 cm的條件下，考察不同Na2SO4投加量對TNT和COD去除效果的影響，結(jié)果如圖 3所示。
圖 3 Na2SO4投加量對去除效果的影響
由圖 3可見，隨著Na2SO4投加量的增加，TNT與COD的去除率逐漸上升，當(dāng)Na2SO4的投加量為500 mg/L時，基本達(dá)到最大。此后隨Na2SO4投加量的繼續(xù)增加，去除率增加緩慢，基本趨于平穩(wěn)。這主要是由于隨Na2SO4投加量的增加導(dǎo)致電解槽中的電解質(zhì)增高，故電流增大，F(xiàn)e2+溶出速度增大，利于Fenton反應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)Na2SO4的投加量大于500 mg/L時，更大的電流可以去除部分COD，但能效較低。因此，Na2SO4的最佳投加量為500 mg/L。
2.4 初始pH對去除效果的影響
H2O2投加量180 mg/L ，Na2SO4投加量500 mg/L，電壓7 V，電解時間2 h，極板間距7 cm的條件下，考察不同pH對TNT與COD的去除率的影響，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)pH從2.8變化到5時，去除率隨pH的增加而降低，此后pH從5增加到9.4，去除率呈先上升后減小的狀態(tài)。通過試驗(yàn)結(jié)果可見：當(dāng)pH為中性時去除率最高。當(dāng)電解液為酸性時，H+雖然可以和鐵陽極反應(yīng)，但是卻抑制了陰極反應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)電解液為堿性時，OH-會和鐵陽極溶出的Fe2+發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Fe（OH）2沉淀，降低了Fe2+濃度，不利于Fenton反應(yīng)的發(fā)生。所以，中性條件是最佳反應(yīng)條件。
2.5 反應(yīng)時間對去除效果的影響
在H2O2投加量180 mg/L ，Na2SO4投加量500 mg/L，pH=7.0，電壓10 V，電解時間2 h，極板間距 7 cm的條件下，考察不同反應(yīng)時間對TNT和COD去除效果的影響，結(jié)果如圖 4所示。
圖 4 反應(yīng)時間對去除效果的影響
由圖 4可見，0~2 h時，TNT與COD的去除率隨反應(yīng)時間增長而加大，并且在2 h時達(dá)到最大。當(dāng)反應(yīng)時間大于2 h時，TNT去除率已無變化，而COD去除率卻有所下降，這主要是由于Fenton反應(yīng)已完全停止，H2O2完全消耗。此時，由于長時間的電解將少量苯環(huán)打開，造成COD增大，COD去除率下降。所以，最佳電解時間為2 h。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
試驗(yàn)將電解反應(yīng)和Fenton法耦合成電解Fenton法，采用鐵作為陽極，石墨作為陰極；以TNT廢水為處理對象，研究了H2O2投加量、Na2SO4投加量、pH、電壓和電解時間等因素對TNT、COD去除率的影響。得出電解Fenton法的最佳工藝運(yùn)行條件：電壓7 V，H2O2投加量180 mg/L，Na2SO4投加量500 mg/L，pH=7，電解時間2 h。此時，TNT去除率可達(dá)97％，COD去除率可達(dá)65%。
